電力機(jī)車用離心式軸流牽引通風(fēng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及流體機(jī)械領(lǐng)域，具體地說是一種輕量化的電力機(jī)車用離心式軸流牽引通風(fēng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)現(xiàn)有機(jī)車普遍比國(guó)際先進(jìn)機(jī)車笨重，其輕量化一直是國(guó)內(nèi)機(jī)車研究生產(chǎn)廠商不懈的追求。
[0003]現(xiàn)有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)是將牽引通風(fēng)機(jī)豎直安裝在電力機(jī)車車廂內(nèi)，受電力機(jī)車結(jié)構(gòu)限制，牽引通風(fēng)機(jī)需為軸流通風(fēng)機(jī)。但是，電力機(jī)車牽引電機(jī)的通風(fēng)管道很復(fù)雜，還需要給機(jī)械間供風(fēng)，沿途流動(dòng)阻力大，需要通風(fēng)機(jī)提供4000Pa以上的靜壓才能予以克服。常用單級(jí)軸流通風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是壓力低流量大，要提供4000Pa以上靜壓，在空間受限的電力機(jī)車上，至少需要2級(jí)以上的軸流風(fēng)機(jī)才可能達(dá)到該要求。多級(jí)軸流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)難度大，且制造成本高，可靠性也略低。最終，選擇離心式軸流通風(fēng)機(jī)，但該類型風(fēng)機(jī)也存在些許不足，現(xiàn)有運(yùn)行的離心轉(zhuǎn)軸流風(fēng)機(jī)效率很低，部分風(fēng)機(jī)靜壓效率甚至不足50 %。因此，如何設(shè)計(jì)一種具有較高離心轉(zhuǎn)軸流風(fēng)機(jī)效率、輕量化的離心通風(fēng)機(jī)成為目前亟待解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種電力機(jī)車用離心式軸流牽引通風(fēng)機(jī)。本實(shí)用新型主要通過離心風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)及各部件的配合以及材質(zhì)的改進(jìn)，通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)靜壓效率提高，靜壓效率超過70 %，且實(shí)現(xiàn)輕量化，結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高等效果。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如下:
[0006]—種電力機(jī)車用離心式軸流牽引通風(fēng)機(jī)，其特征在于:
[0007]包括一豎直安裝在電力機(jī)車上的導(dǎo)風(fēng)筒，所述導(dǎo)風(fēng)筒包括外風(fēng)筒和通過后導(dǎo)葉連接的內(nèi)風(fēng)筒，所述外風(fēng)筒的底部設(shè)有接線盒；
[0008]—通過過渡法蘭與所述外風(fēng)筒的端面法蘭連接的集流器；
[0009]—安裝在所述內(nèi)風(fēng)筒的內(nèi)風(fēng)筒法蘭上的電機(jī)；
[0010]—固定在所述電機(jī)的電機(jī)軸上的離心風(fēng)機(jī)葉輪，所述離心風(fēng)機(jī)葉輪的葉輪前盤是自與所述集流器相接的位置向所述外風(fēng)筒方向延伸的弧面，葉輪后盤是自與所述內(nèi)風(fēng)筒相接的位置向所述離心風(fēng)機(jī)葉輪中心位置延伸的斜面;所述葉輪前盤和所述葉輪后盤構(gòu)成一個(gè)傾斜的擴(kuò)壓流道；
[0011 ] 一導(dǎo)流罩固定在所述離心風(fēng)機(jī)葉輪的中心上。
[0012]上述離心風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)形式更促使從離心風(fēng)機(jī)葉輪流道中流出的氣流更容易轉(zhuǎn)向軸流。
[0013]進(jìn)一步地，所述葉輪后盤的斜面傾斜角α為所述葉輪后盤與徑向夾角，所述斜面傾斜角α通過所述通風(fēng)機(jī)的靜壓和軸向尺寸確定，所述斜面傾斜角α在5°-45°之間取值。設(shè)計(jì)靜壓越低、軸向尺寸裕度越大，則斜面傾斜角α越大，反之，則越小。
[0014]進(jìn)一步地，所述離心風(fēng)機(jī)葉輪的出口為傾斜式出口，與軸向形成葉片出口傾斜角β，所述葉片出口傾斜角β通過靜壓和通風(fēng)機(jī)的內(nèi)、外風(fēng)筒直徑比確定，所述葉片出口傾斜角β在10°-35°之間取值。在限定空間尺寸的前提下，設(shè)計(jì)靜壓越高，則葉片出口傾斜角β越小；內(nèi)、外風(fēng)筒直徑比越大，則葉片出口傾斜角β越大。上述傾斜式出口的設(shè)計(jì)使離內(nèi)風(fēng)筒最近的葉輪后盤的直徑尺寸更小，有利于抑制氣流從徑向轉(zhuǎn)向軸向時(shí)引起的脫流。
[0015]進(jìn)一步地，所述葉片前盤的外側(cè)設(shè)有導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板與所述外風(fēng)筒配合使靠近所述葉輪前盤流出的空氣逐漸轉(zhuǎn)為軸向流動(dòng)。
[0016]導(dǎo)風(fēng)筒要把氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，并減少能量轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，提高靜壓效率。而導(dǎo)流板與外風(fēng)筒的配合可以迫使靠近葉輪前盤流出的空氣逐漸轉(zhuǎn)為軸向流動(dòng)，同時(shí)能夠大大減少空氣向前回流，減輕空氣在集流器、葉輪前盤和外風(fēng)筒形成的腔內(nèi)的渦流烈度，降低能量損失，提高通風(fēng)機(jī)效率。
[0017]進(jìn)一步地，通過調(diào)整所述內(nèi)風(fēng)筒法蘭的直徑大小從而調(diào)整所述內(nèi)風(fēng)筒的進(jìn)氣端口徑，使得所述導(dǎo)風(fēng)筒為擴(kuò)壓式風(fēng)道;所述內(nèi)風(fēng)筒上設(shè)有導(dǎo)流環(huán)，所述導(dǎo)流環(huán)與所述導(dǎo)流板、所述外風(fēng)筒形成一個(gè)漸縮流道。
[0018]空氣從葉輪流出時(shí)，其切向分速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軸向分速度，即空氣的離心力遠(yuǎn)大于軸向流動(dòng)的慣性力，必然在葉輪后盤與內(nèi)風(fēng)筒之間的過渡段形成很大的渦流。為了限制渦流的發(fā)展，降低渦流損失，本實(shí)用新型把內(nèi)風(fēng)筒進(jìn)氣端放大，即內(nèi)風(fēng)筒法蘭直徑變大，減小渦流發(fā)展空間，使導(dǎo)風(fēng)筒成為擴(kuò)壓式風(fēng)道。導(dǎo)流環(huán)與導(dǎo)流板、外風(fēng)筒形成的漸縮流道，能夠引導(dǎo)空氣順流道通暢地流動(dòng)，進(jìn)一步減少氣流分離。擴(kuò)大內(nèi)風(fēng)筒進(jìn)氣端和增加導(dǎo)流環(huán)的結(jié)構(gòu)可使通風(fēng)機(jī)仿真計(jì)算靜壓效率提高近2%。
[0019]進(jìn)一步地，所述外風(fēng)筒的端面法蘭上設(shè)有密封海綿橡膠圈。密封海綿橡膠圈有很好的可壓縮性，在安裝在電力機(jī)車上時(shí)，可以通過擠壓密封海綿橡膠圈起到密封連接作用。
[0020]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)風(fēng)筒、所述電機(jī)均采用鋁合金材質(zhì)制作而成。
[0021]進(jìn)一步地，所述后導(dǎo)葉與所述內(nèi)風(fēng)筒和所述外風(fēng)筒為插入式焊接結(jié)構(gòu)。
[0022]本實(shí)用新型為了達(dá)到輕量化設(shè)計(jì)，導(dǎo)風(fēng)筒采用鋁合金。鋁合金密度低，但是，其強(qiáng)度指標(biāo)也低于碳鋼。為提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，減輕焊縫受力情況，把現(xiàn)有技術(shù)中的后導(dǎo)葉與內(nèi)、夕卜風(fēng)筒的焊接結(jié)構(gòu)更改為插入式，即在內(nèi)、外風(fēng)筒上切割出槽，把葉片插入槽中，再在外風(fēng)筒的外面和內(nèi)風(fēng)筒的內(nèi)表面把葉片與風(fēng)筒焊接起來。這樣，電機(jī)和內(nèi)風(fēng)筒的重力傳遞給后導(dǎo)葉后，后導(dǎo)葉的受力為壓應(yīng)力，焊縫主要起后導(dǎo)葉與內(nèi)、外風(fēng)筒之間的連接作用，受力情況獲得改善。現(xiàn)有技術(shù)中常用導(dǎo)風(fēng)筒是葉片直接與內(nèi)外風(fēng)筒焊接，葉片作為一個(gè)懸臂梁，在焊縫區(qū)域存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，受力狀態(tài)惡化。另外，本實(shí)用新型采用的插入式焊接是在內(nèi)外表面外面焊接，焊接空間大，消除了葉片相互間的干擾，可提升焊接效率和焊接質(zhì)量。
[0023]同樣，電機(jī)是輕量化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部件，為減輕重量，電機(jī)的殼體全部采用鋁合金。由于本實(shí)用新型風(fēng)量大靜壓高，電機(jī)功率大，達(dá)到32kW，電機(jī)的整機(jī)重量仍然接近200kg，在機(jī)車和動(dòng)車應(yīng)用領(lǐng)域，如此大功率的電機(jī)采用鋁合金殼體鑄造屬首次?？紤]到鋁合金強(qiáng)度低，且電機(jī)是懸臂安裝，最后調(diào)整安裝方式，把吊裝結(jié)構(gòu)更改為電機(jī)坐在內(nèi)風(fēng)筒法蘭上面，改變現(xiàn)有的吊裝結(jié)構(gòu)。
[0024]進(jìn)一步地，所述后導(dǎo)葉出氣邊后方設(shè)有電纜護(hù)套管，所述電纜護(hù)套管的外徑與所述后導(dǎo)葉的壓力面相切。
[0025]電纜護(hù)套管安裝位置選擇在后導(dǎo)葉出氣邊后面，且使護(hù)套管的外徑基本與后導(dǎo)葉的壓力面相切。在后導(dǎo)葉吸力面出口附近一般都會(huì)存在一個(gè)分離區(qū)，讓電纜護(hù)套管布置在分離區(qū)，能夠最大地降低電纜護(hù)套管對(duì)氣流流場(chǎng)的不利影響。現(xiàn)有技術(shù)中常用風(fēng)機(jī)的電纜護(hù)套管一般直接安裝在兩個(gè)后導(dǎo)葉中間的流道中，這樣嚴(yán)重影響了該流道內(nèi)的氣流流場(chǎng)，降低通風(fēng)效率，且增大噪音。
[0026]較現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過離心風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)及各部件的配合以及材質(zhì)的改進(jìn)，通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)靜壓效率提高，靜壓效率超過70%，基本達(dá)到了目前離心通風(fēng)機(jī)中的較好水平;且實(shí)現(xiàn)輕量化，與相同規(guī)格的普通機(jī)車牽引通風(fēng)機(jī)比較，整體重量只有普通風(fēng)機(jī)的57%左右，減輕約43%，具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)?；谏鲜隼碛杀緦?shí)用新型可廣泛推廣。
【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028]圖1是本實(shí)用新型的剖視圖